Автoр: Степанoв Геoргий Виктoрoвич
Изoбретение oтнocитcя к oблаcти геoхимии и мoжет быть иcпoльзовано при проведении газогеохимичеcкой cъемки и поиcке нефтегазовых меcторождений. Сущноcть: для каждой отобранной по cети наблюдений пробы оcущеcтвляют газохроматографичеcкий анализ. По полученным хроматограммам определяют cоотношения четных и нечетных газообразных и парообразных нормальных алканов ряда С2-С6. Указанные cоотношения оценивают c иcпользованием математического аппарата статистики Кендала. Полученные коэффициенты К ранговой корреляции используют в качестве критерия для разделения точек отбора проб на аномальные и фоновые. Точки отбора проб, в которых полученное значение коэффициента К ранговой корреляции меньше выбранного порога аномальных значений, относят к аномальным точкам. После чего по сети наблюдений на исследуемой площади обозначают аномальные и фоновые точки. По зонам с повышенным сгущением указанных аномальных точек отбора проб прогнозируют наличие в нижележащих отложениях газонефтяной залежи. Технический результат: повышение достоверности и снижение трудоемкости прогнозирования. 3 ил.
Известны геохимические способы прогнозирования нефтяных залежей, основанные на извлечении углеводородных газов из проб подпочвенного грунта путем термодесорбции образцов с последующим выделением на газовом хроматографе нормальных алканов и изопарафинов от C1 до С6 (Старобинец И.С., Ломейко Н.Н. Извлечение и анализ рассеянных газов при геохимических поисках залежей углеводородов. М., "Недра", 1977, стр.15-17). В известном способе получение показателей, контролирующих нефтегазоностность, основывается на использовании, в основном, абсолютных значений концентраций углеводородов или их сумм. При этом к косвенному газогеохимическому критерию, как показателю направления миграции, относят соотношение четных и нечетных нормальных алканов.
Известен способ поиска нефтяных месторождений, при котором предварительно осуществляют специальную подготовку проб подпочвенного грунта и экстрагируют из них органическое вещество (патент РФ
2190098, Е21В 49/00, прототип). Далее исследуют распределение жидких нормальных алканов и изопреноидов органического остатка образцов грунта посредством капиллярной газожидкостной хроматографии. Анализ углеводородов органического вещества осуществляют на молекулярном уровне путем исследования n-алканов и изопреноидов, по характеру распределения которых определяют интенсивное, слабое или отсутствие «дыхания» углеводородов. Наличие на хроматограмме легких n-алканов состава С10 и выше в большем или меньшем количестве свидетельствует об интенсивном или слабом «дыхании» месторождения в данной точке. Наличие на хроматограмме только n-алканов состава С21-С23 с большим содержанием нечетных n-алканов свидетельствует об отсутствии «дыхания» месторождения в данной точке.
Существенным недостатком известного способа является его большая трудоемкость при проведении площадных работ. Как следует из описания, в одной точке отбора проб нужно взять не менее 50 образцов грунта с глубины 10-14 м и проделать выше изложенные процедуры, что делает такой метод малопригодным при проведении площадной геохимической съемки.
Задачей изобретения является упрощение способа, сокращение трудозатрат и повышение достоверности.
Техническим результатом способа является сокращение числа проб, отбираемых в одной точке на исследуемой площади, а также возможность автоматизации процесса обработки полевых данных при обеспечении высокой достоверности прогноза.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе прогнозирования газонефтяных залежей, включающем отбор проб грунта, их термовакуумную дегазацию, анализ углеводородов путем исследования в них нормальных алканов, согласно изобретению для каждой отобранной по сети наблюдений пробы осуществляют газохроматогафический анализ, по полученным хроматограммам определяют соотношения четных и нечетных газообразных и парообразных, нормальных алканов ряда С2-С6, указанные соотношения оценивают с использованием математического аппарата статистики Кендала, полученные коэффициенты К ранговой корреляции используют в качестве критерия для разделения точек отбора проб на аномальные и фоновые, при этом к аномальным точкам относят точки отбора проб, в которых полученное значение коэффициента К ранговой корреляции меньше выбранного порога аномальных значений, после чего по сети наблюдений на исследуемой площади обозначают аномальные и фоновые точки, по зонам с повышенным сгущением указанных аномальных точек отбора проб прогнозируют наличие в нижележащих отложениях газонефтяной залежи.
Сущность способа согласно изобретению состоит в использовании в качестве прямого поискового критерия закономерности в распределении нормальных алканов ряда С2-С6. Такой набор углеводородов составляет основную часть гомологов метана газовой фазы нефти в нормальных условиях и обладает большей миграционной способностью, чем более тяжелые жидкие углеводороды. Способ основан на отличии в соотношениях между четными и нечетными нормальными алканами н-CnH2n+2, содержащимися в осадках, не подвергшимся катагенетическим преобразованиям, и в осадках, где шли катагенетические превращения, которые и являются источниками залежей углеводородов ([1], [2]). Характерной особенностью нормальных алканов, находящихся в осадках, где не было процесса катагенеза, является то, что нормальные алканы с нечетным числом атомов углерода преобладают над соседними алканами с четным числом атомов углерода (например, [3]). В скоплениях углеводородов такое соотношение сглаживается и приближается к монотонно убывающему распределению от увеличения числа атомов углерода (например, [4]).
Газообразные и парообразные углеводороды, мигрируя вверх, сорбируются в подпочвенных отложения, сохраняя в основном те же соотношения между собой, в которых они находились изначально. Это следует из эмпирически установленного положения, что процесс миграции углеводородов по системе микротрещин и каналов доминирует над процессами фильтрации и диффузии, при которых компонентный состав может существенно изменяться. Поэтому суммарный вклад в соотношение концентрации отдельных компонент будет определяться главным образом процессами струйной миграции.
Авторами способа, согласно изобретению, установлено, что в качестве достоверного критерия аномальных зон при площадной геохимической съемке для прогноза нефтегазоносности можно использовать статистически обработанные данные газохроматограмм нормальных алканов ряда С2-С6.
На фиг.1-3 в качестве примеров приведены данные, подтверждающие правомерность способа согласно изобретению. На фиг.1 показаны фрагменты полученных зависимостей концентраций нормальных алканов от числа атомов углерода в каждой пробе, из числа отобранных на Желдонской площади, ранжированные по статистике Кендала, а - распределение нормальных алканов в пробах, характеризующихся коэффициентом Кендала от 0 до -0.4, б - распределение нормальных алканов в пробах, характеризующихся коэффициентом Кендела от -0.8 до -1. На фиг.2 показаны средние значения этих величин при шести изученных согласно изобретению площадям (Желдонская, Чайкинская, С - Кочемская, В - Илимпейская, Чернореченская, Н - Имбакская). На фиг.3 приведена схема расположения точек отбора проб, в градусных координатах, на одной из изученных площадей (Чайкинской), с выделенными в соответствии со способом согласно изобретению аномальными точками.
Предложенный способ включает в себя последовательное выполнение следующих действий.
Исследуемую площадь покрывают максимально возможной равномерной сетью пунктов отбора проб из подпочвенных отложений. Пробы отбирают в вакуумную упаковку с глубины, например 0.8-1.5 м. Глубина определяется залеганием горизонта, состоящего из породы, не затронутой почвообразовательными процессами.
В стационарных условиях проводят термовакуумную дегазацию.
Далее методом газовой хроматографии в пробах анализируют содержание углеводородов. Из полученных хроматограмм для каждой пробы определяют содержание газообразных и парообразных нормальных алканов (н-CnH2n+2, n=2, 3, 4, 5, 6) и вычисляют количественные значения соотношений четных и нечетных нормальных алканов. Оценку численных значений указанных соотношений осуществляют с помощью математического аппарата статистик Кендала. Для последовательности из пяти членов математическое выражение расчета коэффициента ранговой корреляции К статистики Кендала имеет вид:
где ci - концентрация H-CiH2i+2, i=2, 3, 4, 5, 6 в одной пробе.
Статистика Кендала является коэффициентом ранговой корреляции и, следовательно, нормирована. Значение коэффициента К ранговой корреляции может изменяться от 1 до -1. Если величина членов последовательности строго возрастает, то К=1, если строго убывает, то К=-1. Из приведенной формулы видно, что величина К зависит только от соотношения между отдельными концентрациями отдельных компонентов, а не от их абсолютной величины.
Вычисляя значение коэффициента К ранговой корреляции для каждой пробы и задаваясь порогом, который будет разделять геохимическое поле на аномальное и фоновое, получим характеристику газов, сорбированных в подпочвенных отложениях, соответствующую углеводородам, мигрирующим из залежи. При этом порог определяется методом последовательного подбора, исходя из конфигурации расположения аномальных точек отбора проб, относительно известного или предполагаемого строения нижележащих отложений. Такая процедура легко реализуется на компьютере в интерактивном режиме.
Строя карту аномальных и фоновых значений К по сети наблюдений, получают распределение статистики Кендала на изучаемой площади. Найденное распределение позволяет выделить зоны, где пробы с аномальным соотношением нормальных алканов встречается наиболее часто. Полученная геометрия таких зон позволяет сделать заключение о местоположении прогнозируемой газонефтяной залежи.
Анализ данных полученных газогеохимической съемкой по шести разным площадям достоверно показал, что распределение концентраций нормальных алканов С2-С6, сорбированных в подпочвенных отложениях, в подавляющем числе случаев имеет два вида: с преобладанием нечетных алканов (фиг.1, а) или близкое к убывающему (фиг.1, б), что согласуется с представлением о возможной структуре газогеохимического поля. На фиг.3 показана сеть точек отбора проб по Чайкинской площади, с соответственно выделенными точками: аномальными, с коэффициентами Кендала К от -0.5 до -1, и фоновыми, с коэффициентом Кендала К>-0,5, при выбранном пороге аномальных значений коэффициента Кендала К=-0,5.
Полученное повышенное сгущение аномальных точек отбора проб (фиг.3) согласно изобретению позволяет выявить на исследуемой площади зоны с соотношением нормальных алканов, присущим углеводородной залежи, и может служить достоверным поисковым критерием прогнозирования газонефтяной залежи на данной исследуемой площади.
По сравнению с прототипом способ, согласно изобретению, является менее трудоемким, так как в нем исключены операции по отбору значительного количества проб в одной точке и упрощена технология их подготовки к анализу. Достоверность результатов реализации способа обеспечивается используемым, согласно изобретению, в качестве поискового критерия соотношением между четными и нечетными нормальными алканами ряда С2-С6 за счет однозначного соответствия характера указанного соотношения наличию или отсутствию залежи. При этом количественная оценка указанного соотношения осуществляется на основе статистики Кендала, которая точно отражает степень проявления данного признака. Кроме того, использование статистики Кендала позволяет автоматизировать алгоритм обработки данных газогеохимической съемки и ускорить процесс получения ее конечных результатов.
Источники информации
1. Филиппи Г.Т. О глубине, времени и механизме образования нефти. - В кн.: Органическая геохимия, вып.2. М., "Недра", 1970, с.58-92.
2. Брей Э.Е. Эванс В.Д. Распределение нормальных парафинов, как ключ к распознаванию материнских отложений. - В кн.: Симпозиум по геохимическим подходам к опознаванию материнских пород нефти. Л., Гостоптехиздат, 1962, с.7-25.
3. Вебер В.В. Калинко М.К. Сазонов М.Л. и др. Геохимия органического вещества современных вулканогенно-осадочных образований. - В кн.: Геохимия современных и ископаемых осадков. М., "Наука", 1982, стр.32, табл.1.
4. Справочник геолога по природному газу. т.IV, Л., Гостоптехиздат, 1957, стр.439, табл.122.
